СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СИНАПСОВ

В синапсах различают две контактирующие мембраны:

• передающую пресинаптическую мембрану аксона;

• воспринимающую постсинаптическую мембрану нервной клетки (тело, дендрит, аксон) или клетки исполнительного органа.

Между пресинаптической и постсинаптической мембраной находится синаптическая щель шириной 20-40 нм. Она заполнена полисахаридным гелем, имеет каналы для диффузии медиатора. Синапс ограничен филаментами, препятствующими выходу медиатора за пределы синаптической щели.

Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в окончании аксона и депонируются в связи с белком в синаптических пузырьках (везикулах). Медиаторы-пептиды образуются в теле нейрона и в составе синаптических пузырьков транспортируются быстрым аксоплазматическим потоком в пресинаптическую зону. Синаптические пузырьки формируются из мембраны ЭПР.

Во время потенциала покоя через пресинаптическую мембрану выделяются единичные кванты медиатора. Они вызывают миниатюрные потенциалы действия (0,1-3,0 мВ) на постсинаптической мембране, необходимые для поддержания физиологической реактивности органов и тонуса скелетных мышц, которые, в отличие от гладких, не имеют спонтанного миогенного тонуса.

Синаптическая передача начинается с потенциала действия пресинаптической мембраны. Положительный заряд на внутренней поверхности пресинаптической мембраны вызывает слипание с ее активными зонами отрицательно заряженных синаптических пузырьков, содержащих белок синаптобревин¹. Входящий ток ионов кальция катализирует взаимодействие белков пресинаптической мембраны (синтаксин-1, SNAP-25¹) с синаптобревином. В пресинаптической мембране открывается канал (синаптопор) для экзоцитоза (выброса) квантов медиатора в синаптическую щель. Один потенциал действия вызывает выделение нейромедиатора из 300-2000 синаптических пузырьков. В экзоцитозе участвуют белки синаптостигмины.

¹ Другое название синаптобревина - VAMP (Vesicle Associated Membrane Protein;мембранный белок, связанный с пузырьками).

Циторецепторы медиаторов могут быть расположены на ограниченном участке постсинаптической мембраны (как в концевой пластинке скелетных мышц) или на всей мембране воспринимающей клетки (как в гладких мышцах). Циторецепторы регулируют проницаемость ионных каналов напрямую или посредством G-белков, изменяют активность мембраносвязанных ферментов (аденилатциклазы, фосфолипаз). Ферменты, в свою очередь, изменяют синтез вторичных мессенджеров: цАМФ, ИФ₃ и ДАГ.

Пресинаптические циторецепторы путем активации или блокады кальциевых каналов влияют на выделение медиаторов.

После взаимодействия с рецепторами медиаторы устраняются из синаптической щели различными путями.

• Нейрональным захватом - активным транспортом через пресинаптическую мембрану в синаптические пузырьки для повторного участия в передаче нервных импульсов. Нейрональный захват способствует депонированию норадреналина, дофамина, серотонина, ГАМК, глицина, глутаминовой кислоты.

• Экстранейрональным захватом - депонированием в исполнительных органах.

• Ферментативным расщеплением. Таким путем полностью инактивируются ацетилхолин, медиаторы пептидной природы.

Недавние исследования выявили новые функции медиаторов. Они могут выделяться из нейроглии и действовать на циторецепторы нейроглии. В нервно-мышечных синапсах ацетилхолин выделяется не только из окончаний двигательных нервов, но и из шванновских клеток. Циторецепторы к медиатору могут располагаться на клетках-мишенях, значительно удаленных от места выброса, при этом передача сигнала становится медленной и диффузной. Опровергнут принцип Дейла «один нейрон - один медиатор». Выделение большинства классических медиаторов сопровождается одновременным выбросом нейропептидов (энкефалинов, субстанции Р, нейропептида Y, вазоактивного интестинального пептида, соматостатина), пуринов (АТФ, аденозина), оксида азота (NO). В спинном мозге в одном и том же синапсе выделяются два тормозящих медиатора - ГАМК и глицин.

¹ SNAP-25 - SyNaptosome Associated Protein of 25 kDa; белок массой 25 кДа, связанный с синаптосомами.